En 1705 Edmond Halley predijo, usando las leyes del movimiento de
Newton, que el cometa visto en 1531, 1607 y 1682 volvería en 1758. El
cometa volvió tal y como predijo, y posteriormente se le dio nombre en
su honor.
El periodo medio de la órbita del Halley es de 76
años, pero no se pueden calcular las fechas de sus reapariciones con
exactitud. La fuerza gravitacional de los planetas mayores altera el
periodo del cometa en cada órbita. Otros efectos, como la reacción de
los gases eyectados durante el paso cerca del Sol, también desempeñan un
papel importante en la alteración de la órbita.
La órbita del
Halley es retrógrada e inclinada 18º respecto de la eclíptica. Y, como
la de todos los cometas, altamente excéntrica. El núcleo del cometa
Halley mide aproximadamente 16x8x8 kilómetros.
Contrariamente a
las suposiciones previas, el núcleo del Halley es muy oscuro, más negro
que el carbón y uno de los objetos más oscuros del sistema solar.
La densidad del núcleo del Halley es muy baja: unos 0.1 gramos/cm3,
indicando que probablemente es poroso, quizá debido a la gran cantidad
de polvo que queda después de que los hielos se hayan sublimado.
El
Halley es casi único entre los cometas, ya que es a la vez grande y
activo, y tiene una órbita regular y bien definida. Pero, aunque famoso,
puede no ser representativo de los cometas en general.
El cometa Halley volverá al sistema solar interior el año 2061.
El Cometa Hale-Bopp
El Hale-Bopp es un cometa periódico que regresa cada 3.000 años y que
se acercó a la Tierra en 1997, causando una gran espectación. Alan Hale
en Nuevo México e, independientemente, Thomas Bopp de Arizona,
descubrieron el cometa que ahora lleva el nombre de ambos. Al poco
tiempo del descubrimiento quedó claro que este cometa podría ser uno de
los mas brillantes en los últimos años.
El cometa Hale-Bopp fue
en ese momento uno de los astros mas brillantes en el cielo, alcanzando
unna magnitud -0.8, lo cual significa que el cometa era mas brillante
que cualquier objeto en el cielo nocturno en esas fechas, con la
excepción de la Luna, Sirio y el planeta Marte.
A pesar de su
brillo, el cometa Hale-Bopp no se acercó mucho a la Tierra. En su máximo
acercamiento estuvo a 194 millones de kilómetros de distancia, es decir
un poco mas lejos de nosotros que el Sol.
Se cree que el núcleo
del cometa es relativamente grande, de unos 40 kilómetros de acuerdo a
las estimaciones, ya que no es posible ver directamente el núcleo. Sin
embargo, mas que el núcleo, el factor determinante en cuanto al brillo
del cometa es la coma, la envolvente de gas y polvo que rodea al núcleo
del cometa.
Al acercarse al Sol parte del cometa se sublima.
Algunos cometas desarrollan varias colas, y en particular en el
Hale-Bopp fue posible observar dos colas, una de gas y otra de polvo. La
cola del cometa Hale-Bopp, dificil de observar desde las ciudades,
alcanzó varios millones de kilómetros de longitud.
Teniendo en cuenta el tamaño de nuestro fascinante universo, no es difícil imaginar que existan diversos tipos de estrellas diferentes. Desde las pequeñas enanas marrones hasta las estrellas supergigantes rojas y azules. De hecho, existen determinadas estrellas que son realmente extrañas, veamos algunas de ellas.
Protoestrella
Tal como su nombre lo indica, se trata de una estrella en estado de
evolución. Es un cúmulo de gas que ha colapsado desde una nube molecular
gigantesca. La fase de protoestrella dura un largo
tiempo, aproximadamente unos 100.000 años, durante este tiempo es que la
gravedad y la presión se van incrementando, lo que produce un colapso
en la protoestrella.
Estrella T Tauri
Las T Tauri son aquellas estrellas en estado de
evolución, siendo este el estado previo a la conversión en una estrella
de secuencia principal. La fase T Tauri ocurre al final de la fase
protoestrella, cuando la presión gravitacional que contiene a la
estrella es la fuente de su energía. Este tipo de estrellas no tienen la
presión ni la temperatura suficiente en sus núcleos como para generar
una fusión nuclear. La similitud que tienen éstas con las estrellas de secuencia principal es su temperatura.
Estrella de secuencia principal
Este tipo de estrellas compone la gran mayoría de las estrellas,
tanto de nuestra galaxia como del resto del universo en general y un
claro ejemplo de esta clase de estrellas es nuestro mismísimo Sol. Una
estrella en esta fase se encuentra en estado de equilibrio hidrostático,
la masa de estas estrellas varían enormemente pero lo mínimo es
alrededor de 0.08 veces la masa total del sol y como máximo, en teoría, pueden crecer hasta 100 veces la masa del Sol, ¿imaginas? Pues sigue leyendo...
Gigante roja
Las fase de gigante roja se da cuando una estrella
ha consumido todo el hidrógeno de su núcleo, lo que provoca que la
fusión se vea interrumpida y la estrella ya no pueda generar presión.
Una capa de hidrógeno alrededor del núcleo se enciende permitiendo la
continuidad de la vida de la estrella, pero este proceso causa que la
misma se vea reducida en tamaño. Las gigantes rojas llegan a tener un
tamaño de hasta 100 veces mayor que en su fase de secuencia principal.
Enana blanca
Cuando las estrellas ya no tienen más hidrógeno en su núcleo, es cuando se convierten en una enana blanca.
Se dan varios procesos entonces, los cuales finalizan cuando la
estrella finalmente colapsa dentro de su propia gravedad. Una enana
blanca brilla porque alguna vez fue una estrella radiante, sin embargo, ya no hay ningún tipo de reacción sucediendo en ellas.
Enana roja
Las enanas rojas son las estrellas más comunes del universo. Son un tipo diferente de estrellas de secuencia principal, la diferencia es que tienen poca masa y son mucho más frías que, por ejemplo, el Sol.
Estrella supergigante
Las estrellas más grandes del universo son las supergigantes.
Estas llegan a tener entre 10 y 50 veces la masa del Sol. Al ser tan
enormes, consumen el hidrógeno en su núcleo a un ritmo muy rápido, razón
por la cual mueren jóvenes y cuando lo hacen detonan, causando una
supernova, proceso por el cual se desintegran completamente.
Muy interesante ¿no lo crees? Teniendo en cuenta la inimaginable
cantidad de cosas que aún nos quedan por conocer acerca de nuestro vasto
universo, ¿no te parece que aún debe de existir muchos otros tipos de estrellas? ¿Tú qué dices?
El universo es la totalidad del espacio y del tiempo, de todas las formas de la materia, la energía y el impulso, las leyes y constantes físicas que las gobiernan. Sin embargo, el término universo puede ser utilizado en sentidos contextuales ligeramente diferentes, para referirse a conceptos como el cosmos, el mundo o la naturaleza.1
Observaciones astronómicas indican que el universo tiene una edad de 13,73 ± 0,12 millardos de años (entre 13 730 y 13 810 millones de años) y por lo menos 93.000 millones de años luz de extensión.2 El evento que se cree que dio inicio al universo se denomina Big Bang. En aquel instante toda la materia y la energía del universo observable estaba concentrada en un punto de densidad infinita. Después del Big Bang, el universo comenzó a expandirse para llegar a su condición actual, y continúa haciéndolo.
Debido a que, según la teoría de la relatividad especial, la materia no puede moverse a una velocidad superior a la velocidad de la luz,
puede parecer paradójico que dos objetos del universo puedan haberse
separado 93 mil millones de años luz en un tiempo de únicamente 13 mil
millones de años; sin embargo, esta separación no entra en conflicto con
la teoría de la relatividad general,
ya que ésta sólo afecta al movimiento en el espacio, pero no al espacio
mismo, que puede extenderse a un ritmo superior, no limitado por la
velocidad de la luz. Por lo tanto, dos galaxias pueden separarse una de la otra más rápidamente que la velocidad de la luz si es el espacio entre ellas el que se dilata.
Mediciones sobre la distribución espacial y el desplazamiento hacia el rojo (redshift) de galaxias distantes, la radiación cósmica de fondo de microondas,
y los porcentajes relativos de los elementos químicos más ligeros,
apoyan la teoría de la expansión del espacio, y más en general, la
teoría del Big Bang, que propone que el universo en sí se creó en un
momento específico en el pasado.
Observaciones recientes han demostrado que esta expansión se está
acelerando, y que la mayor parte de la materia y la energía en el
universo es fundamentalmente diferente de la observada en la Tierra, y
no es directamente observable3 (véanse materia oscura y energía oscura). La imprecisión de las observaciones actuales ha limitado las predicciones sobre el destino final del universo.
Los experimentos sugieren que el universo se ha regido por las mismas
leyes físicas, constantes a lo largo de su extensión e historia. La
fuerza dominante en distancias cósmicas es la gravedad, y la relatividad general
es actualmente la teoría más exacta para describirla. Las otras tres
fuerzas fundamentales, y las partículas en las que actúan, son descritas
por el Modelo Estándar.
El universo tiene por lo menos tres dimensiones de espacio y una de
tiempo, aunque experimentalmente no se pueden descartar dimensiones
adicionales muy pequeñas. El espacio-tiempo parece estar conectado de forma sencilla, y el espacio tiene una curvatura media muy pequeña o incluso nula, de manera que la geometría euclidiana es, como norma general, exacta en todo el universo.
La ciencia modeliza el universo como un sistema cerrado que contiene energía y materia adscritas al espacio-tiempo y que se rige fundamentalmente por principios causales.
Basándose en observaciones del universo observable, los físicos intentan describir el continuo espacio-tiempo en que nos encontramos, junto con toda la materia y energía existentes en él. Su estudio, en las mayores escalas, es el objeto de la cosmología, disciplina basada en la astronomía y la física, en la cual se describen todos los aspectos de este universo con sus fenómenos.
La teoría actualmente más aceptada sobre la formación del universo, dada por el belga valón Lemaître, es el modelo del Big Bang, que describe la expansión del espacio-tiempo a partir de una singularidad espaciotemporal. El universo experimentó un rápido periodo de inflación cósmica
que arrasó todas las irregularidades iniciales. A partir de entonces el
universo se expandió y se convirtió en estable, más frío y menos denso.
Las variaciones menores en la distribución de la masa dieron como
resultado la segregación fractal en porciones, que se encuentran en el universo actual como cúmulos de galaxias.
En cuanto a su destino final, las pruebas actuales parecen apoyar las teorías de la expansión permanente del universo (Big Freeze ó Big Rip), aunque otras afirman que la materia oscura
podría ejercer la fuerza de gravedad suficiente para detener la
expansión y hacer que toda la materia se comprima nuevamente; algo a lo
que los científicos denominan el Big Crunch o la Gran Implosión.
Muy poco se conoce con certeza sobre el tamaño del universo. Puede
tener una longitud de billones de años luz o incluso tener un tamaño
infinito. Un artículo de 200311 dice establecer una cota inferior de 24 gigaparsecs
(78.000 millones de años luz) para el tamaño del universo, pero no hay
ninguna razón para creer que esta cota está de alguna manera muy
ajustada (Véase forma del Universo). pero hay distintas tesis del tamaño; una de ellas es que hay varios universos, otro es que el universo es infinito
El universo observable (o visible), que consiste en toda la materia y energía que podía habernos afectado desde el Big Bang dada la limitación de la velocidad de la luz, es ciertamente finito. La distancia comóvil
al extremo del universo visible ronda los 46.500 millones de años luz
en todas las direcciones desde la Tierra. Así, el universo visible se
puede considerar como una esfera perfecta con la Tierra en el centro, y
un diámetro de unos 93.000 millones de años luz.12
Hay que notar que muchas fuentes han publicado una amplia variedad de
cifras incorrectas para el tamaño del universo visible: desde 13.700
hasta 180.000 millones de años luz. (Véase universo observable).
En el Universo las distancias que separan los astros son tan grandes
que, si las quisiéramos expresar en metros, tendríamos que utilizar
cifras muy grandes. Debido a ello, se utiliza como unidad de longitud el
año luz, que corresponde a la distancia que recorre la luz en un año.
Actualmente, el modelo de universo más comúnmente aceptado es el propuesto por Albert Einstein en su Relatividad General,
en la que propone un universo "finito pero ilimitado", es decir, que a
pesar de tener un volumen medible no tiene límites, de forma análoga a
la superficie de una esfera, que es medible pero ilimitada.
Una pregunta importante abierta en cosmología es la forma del universo. Matemáticamente, ¿qué 3-variedad representa mejor la parte espacial del universo?
Si el universo es espacialmente plano, se desconoce si las reglas de la geometría Euclidiana
serán válidas a mayor escala. Actualmente muchos cosmólogos creen que
el Universo observable está muy cerca de ser espacialmente plano, con
arrugas locales donde los objetos masivos distorsionan el espacio-tiempo, de la misma forma que la superficie de un lago es casi plana. Esta opinión fue reforzada por los últimos datos del WMAP, mirando hacia las "oscilaciones acústicas" de las variaciones de temperatura en la radiación de fondo de microondas.13
Por otra parte, se desconoce si el universo es conexo. El universo no tiene cotas espaciales de acuerdo al modelo estándar del Big Bang, pero sin embargo debe ser espacialmente finito (compacto).
Esto se puede comprender utilizando una analogía en dos dimensiones: la
superficie de una esfera no tiene límite, pero no tiene un área
infinita. Es una superficie de dos dimensiones con curvatura constante
en una tercera dimensión. La 3-esfera es un equivalente en tres dimensiones en el que las tres dimensiones están constantemente curvadas en una cuarta.
Si el universo fuese compacto y sin cotas, sería posible, después de
viajar una distancia suficiente, volver al punto de partida. Así, la luz
de las estrellas y galaxias podría pasar a través del universo
observable más de una vez. Si el universo fuese múltiplemente conexo y
suficientemente pequeño (y de un tamaño apropiado, tal vez complejo)
entonces posiblemente se podría ver una o varias veces alrededor de él
en alguna (o todas) direcciones. Aunque esta posibilidad no ha sido
descartada, los resultados de las últimas investigaciones de la radiación de fondo de microondas hacen que esto parezca improbable.
Históricamente se ha creído que el Universo es de color negro, pues
es lo que observamos al momento de mirar al cielo en las noches
despejadas. En 2002, sin embargo, los astrónomos Karl Glazebrook e Ivan Baldry afirmaron en un artículo científico que el universo en realidad es de un color que decidieron llamar café cortado cósmico.1415
Este estudio se basó en la medición del rango espectral de la luz
proveniente de un gran volumen del Universo, sintetizando la información
aportada por un total de más de 200.000 galaxias.
Mientras que la estructura está considerablemente fractalizada
a nivel local (ordenada en una jerarquía de racimo), en los órdenes más
altos de distancia el universo es muy homogéneo. A estas escalas la
densidad del universo es muy uniforme, y no hay una dirección preferida o
significativamente asimétrica en el universo. Esta homogeneidad e isotropía es un requisito de la Métrica de Friedman-Lemaître-Robertson-Walker empleada en los modelos cosmológicos modernos.16
La cuestión de la anisotropía en el universo primigenio fue significativamente contestada por el WMAP, que buscó fluctuaciones en la intensidad del fondo de microondas.17 Las medidas de esta anisotropía han proporcionado información útil y restricciones sobre la evolución del Universo.
Hasta el límite de la potencia de observación de los instrumentos
astronómicos, los objetos radian y absorben la energía de acuerdo a las
mismas leyes físicas a como lo hacen en nuestra propia galaxia.18
Basándose en esto, se cree que las mismas leyes y constantes físicas
son universalmente aplicables a través de todo el universo observable.
No se ha encontrado ninguna prueba confirmada que muestre que las
constantes físicas hayan variado desde el Big Bang.19
Composición
El universo observable actual parece tener un espacio-tiempo
geométricamente plano, conteniendo una densidad masa-energía equivalente
a 9,9 × 10-30 gramos por centímetro cúbico. Los constituyentes primarios parecen consistir en un 73% de energía oscura, 23% de materia oscura fría y un 4% de átomos. Así, la densidad de los átomos equivaldría a un núcleo de hidrógeno sencillo por cada cuatro metros cúbicos de volumen.20
La naturaleza exacta de la energía oscura y la materia oscura fría
sigue siendo un misterio. Actualmente se especula con que el neutrino,
(una partícula muy abundante en el universo), tenga, aunque mínima, una
masa. De comprobarse este hecho, podría significar que la energía y la
materia oscura no existen.
Durante las primeras fases del Big Bang, se cree que se formaron las mismas cantidades de materia y antimateria.
Materia y antimateria deberían eliminarse mutuamente al entrar en
contacto, por lo que la actual existencia de materia (y la ausencia de
antimateria) supone una violación de la simetría CP(Véase Violación CP), por lo que puede ser que las partículas y las antipartículas no tengan propiedades exactamente iguales o simétricas,21
o puede que simplemente las leyes físicas que rigen el universo
favorezcan la supervivencia de la materia frente a la antimateria.22 En este mismo sentido, también se ha sugerido que quizás la materia oscura sea la causante de la bariogénesis al interactuar de distinta forma con la materia que con la antimateria.23
Antes de la formación de las primeras estrellas, la composición química del universo consistía primariamente en hidrógeno (75% de la masa total), con una suma menor de helio-4 (4He) (24% de la masa total) y el resto de otros elementos.24 Una pequeña porción de estos elementos estaba en la forma del isótopodeuterio (2H), helio-3 (3He) y litio (7Li).25 La materia interestelar de las galaxias ha sido enriquecida sin cesar por elementos más pesados, generados por procesos de fusión en la estrellas, y diseminados como resultado de las explosiones de supernovas, los vientos estelares y la expulsión de la cubierta exterior de estrellas maduras.26
El Big Bang dejó detrás un flujo de fondo de fotones y neutrinos.
La temperatura de la radiación de fondo ha decrecido sin cesar con la
expansión del universo y ahora fundamentalmente consiste en la energía
de microondas equivalente a una temperatura de 2'725 K.27 La densidad del fondo de neutrinos actual es sobre 150 por centímetro cúbico.28
Los cosmólogos teóricos estudian modelos del conjunto espacio-tiempo que estén conectados, y buscan modelos que sean consistentes con los modelos físicos cosmológicos del espacio-tiempo en la escala del universo observable. Sin embargo, recientemente han tomado fuerza teorías que contemplan la posibilidad de multiversos o varios universos coexistiendo simultáneamente. Según la recientemente enunciada Teoría de Multiexplosiones se pretende dar explicación a este aspecto, poniendo en relieve una posible convivencia de universos en un mismo espacio.29
